MP3

MPEG-1 Audio Layer III o mp3 to ogg és un format d'àudio digital basat en la compressió amb pèrdues, desenvolupat pel grup d'experts Media Picture Group (MPEG) i descrit per una norma ISO.

MPEG-1 Audio o Part 3 està dissenyat per a l'emmagatzematge i distribució d'àudio en temps real. MP3 és un dels nivells de compressió d'aquest estàndard, concretament el nivell o capa 3. Aquest nivell és el que té més complexitat i pot aconseguir un bitrate d'uns 192 kbps, per aquest motiu el seu ús més freqüent és la transmissió per XDSI i xarxes TCP/IP.

L'objectiu de l'algoritme de compressió d'aquest format és poder comprimir qualsevol senyal que estigui destinat a ser escoltat i explotar al màxim les limitacions del Sistema Auditiu Humà o SAH.

Codificador 
Les tècniques emprades en la codificació MPEG són:
 Models perceptuals
 Assignació dinàmica de bits
 Commutació de finestres

Els blocs del codificador són:
 Anàlisis per filtres
 Transformada MDCT amb enfinestrament.
 FFT
 Emmascarament temporal i freqüencial
 Escalabilitat i quantificació
 Codificació de Huffman

Banc de Filtres 
MP3 utilitza 32 banc de filtres híbrids col·locats en cascada. Aquest filtres són polifàsics, és a dir, amb un retard baix i incorporen una transformada Transformada de Discreta de Cosinus Modificada amb un nombre màxim de punts de 576. Degut a l'aplicació de la MDCT es pot eliminar informació redundant.

Transformació en freqüència 
La transformada utilitzada en la codificació és la Transformada de Discreta de Cosinus Modificada (MDCT). Aquesta transformació incorpora un enfinestrament per tal d'evitar pre-ecos produïts per un nombre de mostres de la transformada elevat en les zones de silenci-percussió. Aquest enfinestrament es realitza mitjançant quatre tipus de finestres segons sigui el senyal:
 Finestra normal o llarga
 576 mostres
 Simètrica
 Zona homogènia
 Finestra d'inici
 480 mostres
 Asimètrica
 Zona de transició
 Finestra de parada
 480 mostres
 Asimètrica
 Zona de transició
 Finestra curta
 196 mostres
 Simètrica
 Zona homogènia

Per passar de finestra normal o llarga a finestra curta sempre s'ha de passar per les finestres de transició.

Emmascarament temporal i freqüencial 
Degut a les limitacions del SAH es pot definir un model psicoacústic. Aquest model parteix de descompondre el senyal com les bandes crítiques de l'oïda humana.
Per tal de poder eliminar informació per emmascarament s'utilitza una transformada de Fourier (FFT) de 576 punts.

En aquest bloc es defineix el llindar per tal de saber quins tons es consideren emmascarats, i per tant no audibles, i així utilitzar aquest informació per tal de fer la quantificació.
Aquest senyal emmascarat pot ser causat per senyals de baix nivell, soroll de quantificació, distorsió de solapament o errors de transmissió.

Emmascarament freqüencial 
Un so pot ser emmascarat pel fet que dins la mateixa banda crítica hi hagi un altre so amb un nivell més elevat.
Existeixen quatre tipus de fenòmens en què es produeix aquest emmascarament:
 To – To
 Soroll – To
 To – Soroll
 Soroll – Soroll

Emmascarament temporal 
El SAH té memoria auditiva per aquest motiu apareix el fenomen d'emmascarament temporal.
Aquest fenomen apareix quant dos tons apareixen distanciats per un interval de temps molt petit i un dels tons té un nivell molt més elevat que l'altre.
L'emmascarament anterior és més breu que el posterior.

Escalabilitat i Quantificació 
Els llindars d'emmascarament són utilitzats per determinar quina assignació de bits correspon a cada banda crítica. El codificador el que busca és trobar una assignació de bits el més constant possible.

Codificació de Huffmann 
Els bits quantificats són codificats amb Huffman i emmagatzemades a la cadena de bits amb els seus factors d'escala i la seva informació lateral.
Aquesta informació lateral incorpora els paràmetres que necessita el descodificador com poden ser la taula de Huffman, la commutació de finestres i el control de guany.

Descodificador 
El descodificador ha de recuperar un senyal sintetitzat del senyal d'àudio PCM d'entrada al codificador.

Els seus blocs són:
 Descodificador de Huffman.
 Desquantificador.
 MDCT inversa amb enfinestrament.
 Filtre de síntesi.

Estructura MP3 
Els quadres MP3 són de 1152 mostres més el camp de ID3. Aquestes mostres estan compostes pels següents camps:

Les 32 mostres de la capçalera es descomponen:

Taxa de bits 
MP3 permet les següents taxa de bits:
 32 kbps
 40 kbps
 48 kbps
 56 kbps
 64 kbps
 80 kbps
 96 kbps
 112 kbps
 128 kbps
 160 kbps
 192 kbps
 224 kbps
 256 kbps
 320 kbps

Les freqüències disponibles són:
 32 kHz
 44100 Hz
 48 kHz

Es pot considerar que a partir d'una taxa de bits de 128 kbps obtenim una qualitat semblant a la del CD amb un factor de compressió d'11:1.

Vegeu també 
 ID3.
 Còdec d'àudio.
 Muziic.

Enllaços externs 

 http://www.chiariglione.org/mpeg/ 
 http://www.mpeg.org/
 http://www.iso.org/

Còdecs d'àudio